Sistema de producción de poliéster que emplea pasta caliente en la zona de esterificación.

Un proceso para la producción de poliésteres, que comprende:

a) la producción de un líquido que contiene alcohol procedente de una zona de destilación;

b) la mezcla de al menos una parte de dicho líquido que contiene alcohol con partículas sólidas de un ácido para así proporcionar una pasta;

c) la combinación de dicha pasta con un líquido de recirculación para así proporcionar una alimentación de esterificación; y

d) el sometimiento de al menos una parte de dicha alimentación de esterificación a esterificación en una zona de esterificación, en la que la temperatura de la pasta cuando se combina con dicho líquido de recirculación no está más de 150 ºC más fría que la temperatura de dicho líquido que contiene alcohol cuando sale de la zona de destilación.

Sistema de producción de poliéster que emplea pasta caliente en la zona de esterificación

1. Campo de la invención

Esta invención se refiere a un proceso para la producción de poliésteres en fase fundida. La invención se refiere a una esterificación empleando una pasta que contiene reactivo que requiere poca o ninguna refrigeración.

2. Descripción de la técnica anterior

La polimerización en fase fundida se puede usar para producir diferentes poliésteres, tales como, por ejemplo, tereftalato de polietileno (PET) . El PET se usa ampliamente en contenedores de bebidas, alimentos, y otros contenedores, así como en fibras sintéticas y resinas. Los avances en la tecnología del proceso junto con la mayor demanda han dado lugar a un mercado cada vez más competitivo para la producción y venta de PET. Por tanto, es deseable un proceso de bajo coste y alta eficiencia para la producción de PET.

En general, las instalaciones de producción de poliésteres en fase fundida, incluyendo aquellas usadas para la fabricación de PET, emplean una fase de esterificación y una fase de policondensación. En la fase de esterificación, los materiales poliméricos en bruto (es decir, los reactivos) se convierten en monómeros y/u oligómeros de poliéster. En la fase de policondensación, los monómeros de poliéster que salen de la fase de esterificación se convierten en un producto polimérico que tiene la longitud de cadena final deseada.

En la mayoría de instalaciones convencionales de producción de poliésteres en fase fundida, la esterificación se realiza en uno o más reactores agitados mecánicamente, tales como, por ejemplo, reactores continuos de tanque agitado (CSTR) . No obstante, los CSTR y otros reactores agitados mecánicamente tienen una serie de desventajas que pueden dar lugar al incremento de los costes de capital, operativos, y/o de mantenimiento de la instalación general de producción de poliéster. Por ejemplo, los agitadores mecánicos y los diversos equipos de control asociados habitualmente a los CSTR son complejos, caros, y pueden requerir un mantenimiento frecuente. Además, los CSTR a menudo emplean tubos de intercambio de calor internos que ocupan una parte del volumen interno del reactor. Para compensar la pérdida de volumen efectivo del reactor, los CSTR con tubos de intercambio de calor internos requieren un volumen global mayor, lo que incrementa los costes de capital. Además, los serpentines de intercambio de calor internos asociados habitualmente a los CSTR pueden interferir de forma poco deseable con los patrones de flujo del medio de reacción dentro del recipiente, produciendo así una pérdida de conversión. Para incrementar la conversión del producto, muchas instalaciones convencionales de producción de poliéster han empleado varios CSTR trabajando en serie, lo que incrementa adicionalmente tanto los costes de capital como operativos. Documentos ejemplares que ilustran los antecedentes técnicos a la presente invención son: Ekvina. N.I. y Tsyurupa N.N.: "Structure formation in terphthalic acid pastes", documentos XP002488163, US 2003/104203 A, y GB 1 277 376 A. Así, existe la necesidad de un proceso de alta eficiencia para poliésteres que minimice los costes de capital, operativos y de mantenimiento al tiempo que maximice la conversión de producto.

Sumario de la invención

En una realización de la presente invención, de acuerdo con la reivindicación 1, se proporciona un proceso que 45 comprende: (a) la producción de un líquido que contiene alcohol procedente de una zona de destilación; (b) la mezcla de al menos una parte del líquido que contiene alcohol con las partículas sólidas de un ácido para así proporcionar una pasta; (c) la combinación de la pasta con un líquido de recirculación para así proporcionar una alimentación de esterificación; y (d) el sometimiento de al menos una parte de la alimentación de esterificación a esterificación en una zona de esterificación, en la que la temperatura de la pasta cuando se combina con el líquido 50 de recirculación no está más de 150 º C más fría que la temperatura del líquido que contiene alcohol cuando sale de la zona de destilación.

En otra realización, se proporciona un proceso que comprende: (a) el sometimiento de una alimentación de esterificación que comprende ácido tereftálico y etilenglicol a esterificación en una primera zona de esterificación 55 definida dentro de los tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubo para así producir un primer producto que tiene una conversión de al menos el 50 %; (b) el sometimiento de al menos una parte del primer producto a separación vapor/líquido en una zona de desprendimiento definida dentro de un recipiente de desprendimiento para así producir un segundo producto líquido y un segundo producto de vapor, en el que el segundo producto líquido tiene una conversión más elevada que el primer producto; (c) el sometimiento de al menos una parte del segundo

producto de vapor a separación por destilación en una zona de destilación para así producir un tercer producto de vapor y un tercer producto líquido, en el que el tercer producto de vapor comprende al menos un porcentaje molar de agua y el tercer producto líquido comprende al menos un 50 % molar de etilenglicol; (d) la mezcla de al menos una parte del tercer producto líquido con partículas sólidas de ácido tereftálico para así proporcionar una pasta; y (e) la combinación de al menos una parte de la pasta con un líquido de recirculación para así proporcionar una corriente combinada, en la que la temperatura de la pasta cuando se combina con el líquido de recirculación no está más de 150 º C más fría que la temperatura del tercer líquido cuando sale de la zona de destilación, en la que el líquido de recirculación comprende al menos una parte del segundo producto líquido, en el que la alimentación de esterificación comprende al menos una parte de la corriente combinada.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describen con detalle ciertas realizaciones con referencia a la figura adjunta, en la que:

La FIG. 1 es una representación esquemática de un sistema de esterificación configurado de acuerdo con una realización y adecuado para su uso en una instalación de producción de poliéster en fase fundida.

Descripción detallada

La presente invención se puede emplear en instalaciones de producción de poliéster en fase fundida capaces de producir una variedad de poliésteres a partir de una variedad de materiales de partida. Como se usa en este documento, el término "poliéster" también incluye derivados de poliéster, tales como, por ejemplo, polieterésteres poliesteramidas, y polieteréster amidas. Ejemplos de poliésteres en fase fundida que se pueden producir de acuerdo con la presente invención incluyen, pero no están limitados a, homopolímeros y copolímeros de tereftalato de polietileno (PET) , PETG (PET modificado con comonómero de 1, 4-ciclohexano-dimetanol (ICHDM) , poliésteres líquidos cristalinos o completamente aromáticos, poliésteres biodegradables, tales como aquellos que comprenden butanodiol, restos de ácido tereftálico y ácido adípico, homopolímero y copolímeros de poli (ciclohexano-tereftalato de dimetileno) , y homopolímeros y copolímeros de CHDM y ácido ciclohexanodicarboxílico y ciclohexanodicarboxilato de dimetilo.

En una realización, los materiales de partida de poliéster que comprenden al menos un alcohol y al menos un ácido se someten a esterificación en una fase inicial del proceso. El material de partida ácido puede ser un ácido dicarboxílico de manera que el producto de poliéster final comprende al menos un resto de ácido dicarboxílico que tiene en el intervalo de 4 a 15 o de 8 a 12 átomos de carbono. Ejemplos de ácidos dicarboxílicos adecuados para su uso en la presente invención pueden incluir, pero no están limitados a, ácido tereftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-2, 6-dicarboxílico, ácido ciclohexanodicarboxílico, ácido ciclohexanodiacético, ácido difenil-4, 4'dicarboxílico, ácido difenil-3, 4'-dicarboxílico, 2, 2-dimetil-1, 3-propanodiol, ácido dicarboxílico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, y sus mezclas. En una realización, el material ácido de partida puede ser un éster correspondiente, tal como tereftalato de dimetilo en lugar de ácido tereftálico.

El material de partida alcohol puede ser un diol de manera que el producto de poliéster final puede comprender al menos un resto diol, tal como, por ejemplo, aquellos que tienen su origen en dioles cicloalifáticos que tienen en el intervalo de 3 a 25 átomos de carbono... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la producción de poliésteres, que comprende:

a) la producción de un líquido que contiene alcohol procedente de una zona de destilación;

b) la mezcla de al menos una parte de dicho líquido que contiene alcohol con partículas sólidas de un ácido para así proporcionar una pasta;

c) la combinación de dicha pasta con un líquido de recirculación para así proporcionar una alimentación de esterificación; y d) el sometimiento de al menos una parte de dicha alimentación de esterificación a esterificación en una zona de esterificación, en la que la temperatura de la pasta cuando se combina con dicho líquido de recirculación no está 15 más de 150 º C más fría que la temperatura de dicho líquido que contiene alcohol cuando sale de la zona de destilación.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que la temperatura de dicha pasta cuando se combina con dicho líquido de recirculación es al menos 25 º C más fría que la temperatura de dicho líquido que contiene alcohol 20 cuando sale de dicha zona de destilación.

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que la temperatura de dicha pasta cuando se combina con dicho líquido de recirculación no está más de 100 º C más fría que la temperatura de dicho líquido que contiene alcohol cuando sale de dicha zona de destilación.

4. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho líquido que contiene alcohol sale de dicha zona de destilación a una temperatura en el intervalo de 175 aproximadamente a 250 º C aproximadamente, en el que la temperatura de dicha pasta cuando se combina con dicho líquido de recirculación está en el intervalo de 80 º C a 175 º C aproximadamente.

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho líquido que contiene alcohol sale de dicha zona de destilación a una temperatura en el intervalo de 190 º C a 230 º C, en el que la temperatura de dicha pasta con se combina con dicho líquido de recirculación está en el intervalo de 90 º C a 150 º C aproximadamente, en el que dicha esterificación se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 220 º C a 300 º C.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicha pasta comprende en el intervalo del 50 aproximadamente al 95 % en peso de dichos sólidos.

7. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho líquido de recirculación tiene una longitud de cadena 40 media en el intervalo de 2 aproximadamente a 18 aproximadamente.

8. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho alcohol es etilenglicol y dicho ácido es ácido tereftálico.

9. El proceso de la reivindicación 1, en el que se produce un producto de esterificación que tiene una conversión de al menos el 50 % aproximadamente en dicha zona de esterificación, y dicho líquido de recirculación comprende al menos una parte de dicho producto de esterificación.

10. El proceso de la reivindicación 1, en el que al menos una parte de dicha zona de esterificación está

definida dentro de un intercambiador de calor, y dicho intercambiador de calor comprende tubos al menos parcialmente rodeados por un medio de transferencia de calor, en el que la zona de esterificación está al menos parcialmente definida dentro de dichos tubos.

11. El proceso de la reivindicación 1, que además comprende la producción de un producto de 55 esterificación en dicha zona de esterificación y someter al menos una parte de dicho producto de esterificación a separación vapor/líquido en una zona de desprendimiento, en el que dicha zona de desprendimiento está definida dentro de un recipiente de desprendimiento alargado horizontal, para así producir un primer producto líquido y un primer producto de vapor, en el que dicho primer producto líquido tiene una conversión de al menos el 70 %, en el que además se realiza la esterificación en dicha zona de desprendimiento de manera que la conversión del primer 12

producto líquido sea al menos un punto porcentual superior que la conversión de dicho producto de esterificación.

12. El proceso de la reivindicación 1, que además comprende la producción de un producto de esterificación en dicha zona de esterificación y el sometimiento de al menos una parte de dicho producto de esterificación a separación vapor/líquido en una zona de desprendimiento para así producir un primer producto líquido y un primer producto de vapor, que además comprende la separación de dicho primer producto líquido en una parte de producto y una parte recirculada, en el que dicho líquido de recirculación comprende al menos una parte de dicha parte recirculada, y que además comprende someter dicha parte del producto a esterificación adicional en una segunda zona de esterificación y/o policondensación en una zona de policondensación.

13. El proceso de la reivindicación 11, que además comprende la introducción de al menos una parte de dicho primer vapor en dicha zona de destilación y la separación de dicha primera parte de vapor en una segunda corriente de vapor y dicho líquido que contiene alcohol, en el que dicha corriente de vapor comprende al menos el 50 % molar aproximadamente de agua y dicho líquido que contiene alcohol comprende al menos el 50 % molar aproximadamente de etilenglicol.